(57)【要約】【課題】無端状ベルトの駆動開始時や外乱等によって生じたベルト蛇行を速やかに収束させるとともに、オフセットが存在してもより精度よく無端状ベルトを目標位置へ補正することが可能な画像形成装置を提供する。【解決手段】像または記録材を担持する担持面を備えた無端状ベルトと、無端状ベルトを支持する駆動ローラおよび蛇行補正ローラと、駆動ローラを駆動させる駆動源と、蛇行補正ローラの傾き量を可変させる傾動手段と、無端状ベルトの蛇行量と駆動源に与える駆動量との関係に基づき算出される第１の値、無端状ベルトの蛇行速度と駆動源に与える駆動量との関係に基づき算出される第２の値、および無端状ベルトのオフセット量と駆動源に与える駆動量との関係に基づき算出される第３の値の内、少なくとも１つの算出値に基づいて蛇行補正ローラの傾き量を制御する制御手段とを備えた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
像または記録材を担持する担持面を備えた無端状ベルトと、無端状ベルトを支持する駆動ローラおよび蛇行補正ローラと、駆動ローラを駆動させる駆動源と、蛇行補正ローラの傾き量を可変させる傾動手段と、無端状ベルトの蛇行量と駆動源に与える駆動量との関係に基づき算出される第１の値、無端状ベルトの蛇行速度と駆動源に与える駆動量との関係に基づき算出される第２の値、および無端状ベルトのオフセット量と駆動源に与える駆動量との関係に基づき算出される第３の値の内、少なくとも１つの算出値に基づいて蛇行補正ローラの傾き量を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
無端状ベルトの１回転よりも短い周期で、無端状ベルトの蛇行量をｎ個検出するベルト検出手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
第１の値の算出において、ベルト検出手段によって検出されたｎ個のデータを平均して無端状ベルト１回転の蛇行量とし、この蛇行量に応じて駆動源に与える駆動量を所定の比例式から求めることを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
【請求項４】
第２の値の算出において、ベルト検出手段によって検出されたｎ個のデータの変化量に基づいて算出した値を蛇行速度とし、この値が零になるように駆動源に与える駆動量を蛇行速度から求めることを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
【請求項５】
第３の値の算出において、ベルト検出手段によって検出されたｎ個のデータを無端状ベルトが回転する毎に加算してオフセット量とし、このオフセット量が、予め設定した範囲に収束するように駆動源に与える駆動量を求めることを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
【請求項６】
第１の値、第２の値および第３のを加算し、駆動源を無端状ベルト１周期毎または一定の周期で駆動することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリンタや複写機などの画像形成装置に関するものであり、特に像担持体や記録材搬送部材として無端状ベルトを用いる画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
感光体ベルト、中間転写ベルト、転写ベルト、搬送ベルト等、像担持体や記録材搬送部材として無端状ベルトを用いる画像形成装置においては、無端状ベルトを支持するローラを傾動可能に設け、無端状ベルトに蛇行が生じた場合は、蛇行が解消されるように前記ローラを傾けて無端状ベルトの送行位置を補正する機構を備えたものが知られている（例えば特許文献１、特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２８７５２７号公報
【０００４】
【特許文献２】特開平１０−２３１０４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１は、無端状ベルトの位置を目標位置に補正する際、無端状ベルトの送行位置が目標位置に近づいてくると、ベルト位置の変動量に対してローラの傾き量を比例関係で補正するので、ベルト位置を補正する傾き量（補正力）が弱まる。機構的にベルトへ力が掛かる場合（オフセット）には、蛇行補正力が不足してもそれ以上補正力が増大しないために、目標位置へ蛇行補正するには限界がある。
【０００６】
また、特許文献２は、ベルト駆動開始時や外乱等によって生じたベルト蛇行を速やかに収束させるために、ベルト蛇行速度を零にするようにローラ傾動機構を制御し、ベルト蛇行速度が零となる位置をベルト送行の目標位置に設定する必要が有り、予めベルト送行目標位置を定めて位置の補正をするには限界がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、像または記録材を担持する担持面を備えた無端状ベルトと、無端状ベルトを支持する駆動ローラおよび蛇行補正ローラと、駆動ローラを駆動させる駆動源と、蛇行補正ローラの傾き量を可変させる傾動手段と、無端状ベルトの蛇行量と駆動源に与える駆動量との関係に基づき算出される第１の値、無端状ベルトの蛇行速度と駆動源に与える駆動量との関係に基づき算出される第２の値、および無端状ベルトのオフセット量と駆動源に与える駆動量との関係に基づき算出される第３の値の内、少なくとも１つの算出値に基づいて蛇行補正ローラの傾き量を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、無端状ベルトの駆動開始時や外乱等によって生じたベルト蛇行を速やかに収束させるとともに、オフセットが存在してもより精度よく無端状ベルトを目標位置へ補正することが可能な画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施例をフルカラーレーザプリンタに適用した場合を例示しながら説明する。図２はフルカラーレーザプリンタの概略構成図である。
【００１０】
印写ユニット２０１ａは、感光ドラム２０２ａ、帯電器２０３ａ、露光装置２０４ａ、現像機２０５ａ、転写器２０６ａ、清掃装置２０７ａより構成される。印写ユニット２０１ｂ〜２０１ｄは、印写ユニット２０１ａと同様の構成である。
【００１１】
例えば、印写ユニット２０１ａ〜２０１ｄには、印写ユニット２０１ａがイエロー、印写ユニット２０１ｂがマゼンダ、印写ユニット２０１ｃがシアン、印写ユニット２０１ｄがブラックと各々異なる色が割り当てられている。
【００１２】
次に、画像形成プロセスについて印写ユニット２０１ａを例として説明する。感光ドラム２０２ａは、コントローラ（図示せず）からの画像形成開始指示に基づいて矢印の方向に回転を始め、画像形成が終了するまで回転を続ける。感光ドラム２０２ａが回転を開始すると、帯電器２０３ａに高電圧が印加され、感光ドラム２０２ａ表面に負の電荷が均一に帯電される。
【００１３】
ドットイメージに変換された文字データや図形データが、露光装置２０４ａのオン／オフ信号としてコントローラ（図示せず）から画像形成装置に送られると、感光ドラム２０２ａ表面に露光装置２０４ａよりレーザ光が照射される部分と照射されない部分とが形成される。露光装置２０４ａからのレーザ光の照射により感光ドラム２０２ａ上の電荷の低下した部分が、現像機２０５ａと対向する位置に到達すると、感光ドラム２０２ａ上の電荷の低下した部分に、負電荷に帯電したトナーのトナー像が形成される。
【００１４】
感光ドラム２０２ａ上に形成されたトナー像が転写器２０６ａに到達すると、そのトナー像は転写器２０６ａに印可された高電圧の作用によって、矢印方向に回転している無端状ベルトである中間転写ベルト２１０上に転写される。なお、転写位置を通過した感光ドラム２０２ａは、清掃装置２０７ａで清掃され、次の画像形成動作に備えられる。
【００１５】
印写ユニット２０１ａに続いて印写ユニット２０１ｂでも同様に画像形成動作が行われ、感光ドラム２０２ｂ上に形成されたトナー像が転写器２０６ｂに印加された高電圧の作用にて中間転写ベルト２１０上に転写される。この時、印写ユニット２０１ａにて形成された中間転写ベルト２１０上に転写された画像が転写器２０６ｂに到達する契機と感光ドラム２０２ｂ上に形成されたトナー像が中間転写ベルト２１０に転写されるタイミングを合わせることにより印写ユニット２０１ａと印写ユニット２０１ｂで形成されたトナー像が中間転写ベルト２１０上で重なる。同様に印写ユニット２０１ｃ、２０１ｄで形成されたトナー像を中間転写ベルト２１０上に重ねることによってフルカラー画像が中間転写ベルト２１０上に形成されることになる。
【００１６】
フルカラー画像が用紙転写器２０９に到達すると同時に画像形成装置の給紙部（図示せず）から搬送されてきた印刷用紙２０８が用紙転写器２０９に到達し、用紙転写器２０９に印加された高電圧の作用によって中間転写ベルト２１０上のフルカラー画像は印刷用紙２０８に転写され、印刷用紙２０８が定着装置２１１に搬送されると用紙２０８上のトナー像が印刷用紙２０８に溶融定着される。
【００１７】
図１は中間転写ベルトの蛇行補正機構であり、駆動ローラ１１４、従動ローラ１１７、従動ローラ１１５、補正ローラ１１６が設けられ、中間転写ベルト２１０が張架されている。ベルト位置検出センサ１１２による中間転写ベルト２１０のベルト位置の検出は、図３に示すように中間転写ベルト２１０に接触する接触子３０１がベルトの左右の蛇行に応じて支点軸３０２を中心にして右側に蛇行した場合には３０１ａ側へ、左側に蛇行した場合には３０１ｂ側に傾くことによって、センサ１１２と接触子３０１の距離が変化しこの距離をベルト位置センサ１１２が計測し、図４に示すようなセンサ検出電圧とベルト位置の関係で検出をする。これにより、中間転写ベルト２１０が蛇行したときのベルト位置を計測することが可能となる。
【００１８】
中間転写ベルト２１０の位置をベルト位置検出センサ１１２により検出して、ベルト寄りを制御する動作として偏心カム１１１は、図５に示すような基準位置で補正ローラ１１６に接する。補正ローラ１１６は、一方が固定され、もう一方は偏心カム１１１が回転することにより左右に動かされる。偏心カム１１１は図５に示すように、偏心カム支点軸５０１からの最短端から最長端までの１８０°から両端各１０°を除いた左１６０°を補正ローラ１１６に接触させる。
【００１９】
偏心カム１１１が基準位置にある場合は、補正ローラ１１６は平行な基準位置にある。中間転写ベルト２１０が蛇行回転するとベルト位置検出センサ１１２によりベルト位置が検出される。この検出結果をもとにして偏心カム１１１を蛇行補正モータ１１０で駆動することにより、偏心カム支点軸５０１を中心として動作し補正ローラ１１６が傾き、中間転写ベルト２１０の蛇行を補正する。なお、本装置は、ステッピングモータである蛇行補正モータ１１０を駆動することによって補正ローラ１１６を左右に動作し中間転写ベルト２１０の蛇行を補正する構造となっている。
【００２０】
上記のベルト位置検出センサ１１２の検出結果から補正ローラ１１６の傾きを変化させる関係は図６に示すように蛇行量と補正ローラ１１６の位置変化量を比例の関係としており、例えばベルト位置が基準位置に対して左へ１．０ｍｍ蛇行すると図６のグラフより調整ローラを−０．５ｍｍ（右側へ蛇行するように）変化させて蛇行補正するようにする。
【００２１】
本構成においては、補正ローラ１１６の左右の傾き量は偏心カム１１１の回転に対応するようにステッピングモータのドライブステップ数に比例するようにしており、たとえば図６に示すように右方向に中間転写ベルト２１０が蛇行した場合には、補正ローラ１１６を左方向に動作するように蛇行補正モータ１１０を駆動する。ここで、中間転写ベルト２１０の寄りが搬送方向左側であれば補正ローラ１１６を右側に傾ける。つまり図６における＋、−の符号は中間転写ベルト２１０の位置が基準位置に対して左側に寄ると＋、右側に寄ると−、補正ローラ１１６の傾きは基準位置に対して左方向を＋、右方向を−としている。蛇行補正モータ位置センサ（図示せず）は偏心カム１１１の端部を検出した位置を蛇行補正モータ１１０の初期位置とし、前記初期位置から蛇行補正モータ１１０が動作するステップ数をカウントすることで蛇行補正モータ１１０の位置を管理する。
【００２２】
図４の補足として、ベルト位置検出センサ１１２の検出範囲を越えている場合の補正ローラ１１６の補正位置は左右の方向に傾く最大の値を取るようにし、センサの検出範囲外となっても速やかに蛇行補正をするようにベルト位置検出センサ１１２の検出値と補正ローラ１１６の位置を設定している。
【００２３】
本装置の制御について図１の処理構成図に基づき説明する。本装置の駆動モータ１１３を駆動させると駆動ローラ１１４が回転し、中間転写ベルト２１０は矢印方向に周回運動を開始する。ベルト位置検出センサ１１２からの信号をベルト１回転に対して短い一定周期でマイクロプロセッサ１０１に入力しマイクロプロセッサ１０１のプログラム処理である蛇行量計測処理１０２にて目標送行位置から離れている蛇行量を計測して行く。
【００２４】
蛇行量計測処理１０２では、図７に示すようにベルト１回転にｎ個を格納する計測エリアにベルト１回転より短い周期でベルト位置検出センサ１１２からの信号を読込み毎に格納して行き、ｎ個のデータを書込むと（ベルト１回転）最初の記憶エリアにデータを上書きするようにして規定数nを越えないようにする。ここで計測エリアに格納するデータは図６に示すセンサの検出範囲内のベルト基準位置情報であり基準位置から左側へ蛇行した場合を＋、右側へ蛇行した場合を−として検出情報に符号を付けて計測エリアに格納する。
【００２５】
蛇行量算出処理１０３では、蛇行量計測処理１０２で計測している基準位置からの蛇行量ｎ個のデータを加算し、それをｎで除算して平均の蛇行量を算出して求める。これを式で表すと以下のようになる。
【００２６】
平均の蛇行量＝((ベルト位置データ０)＋(ベルト位置データ１)＋・・・＋(ベルト位置データｎ))÷ｎ
蛇行量変化率算出処理１０４では、一定周期で格納してあるベルト位置データより現在計測したベルト位置データと１つ前に計測したベルト位置データの差分を求め蛇行量の変化率を算出し、図８に示すようにマイクロプロセッサ１０１内のメモリ（図示せず）に蛇行量変化率格納エリアへｎ個のデータを格納する。蛇行量変化率を式で表すために、１つ前に計測したベルト位置データをｅｎ−１、現在計測したベルト位置データをｅｎとするとベルト蛇行量の変化率＝ｅｎ−ｅｎ−１となる。
【００２７】
例として、１つ前に計測したベルト位置データを−０．１ｍｍ、現在計測したベルト位置データを−０．４ｍｍとすると、今回のベルト蛇行量の変化率は、今回のベルト蛇行量の変化率＝−０．４−（−０．１）＝−０．３となり、この値を蛇行量変化率格納エリアへ格納する。
【００２８】
オフセット量算出処理１０５では、蛇行量記憶処理１０２で記憶した蛇行量平均値を使用して転写ベルト２１０が目標位置から＋側または−側へ離れている位置を加算して行く。この処理方式を図９を用いて説明すると、計測開始からｎ個目の蛇行量平均値をＡ、次のｎ個の蛇行量の平均値をＢ、以降ｎ個毎にＣ、Ｄ、Ｅ、Ｆとなった場合において目標位置に対してオフセット量の補正を実行しないそれぞれ±側の不感帯を設け、蛇行量に符号を設けこれらの値を加算してオフセット量を求める。これを式で表すと以下になる。
オフセット量（Ａ点〜Ｆ点）＝Ａ＋Ｃ＋（−Ｄ）＋Ｆ
なお、オフセット量は無端状ベルトが回転している期間においてｎ個毎に上式の様に加算して行く。
【００２９】
モータ駆動量算出処理１０６では、ベルト１回転毎に蛇行量算出処理１０３と蛇行量変化率算出処理１０４およびオフセット量算出処理１０５より求められた算出結果より、中間転写ベルト２１０の位置を目標位置に収束するようにマイクロプロセッサ１０１で蛇行補正モータ１１０の駆動ステップ数を算出して、モータ駆動回路１０７に駆動ステップ信号を出力し蛇行補正モータ１１０を駆動する。
【００３０】
モータ駆動算出処理１０６におけるモータ駆動ステップ数の算出方式として、蛇行量算出処理１０３で求めた平均の蛇行量をｅ（ｍｍ）とし、駆動ステップ数をＰ（ステップ）とすると、たとえば図１０に示すようなベルト位置とモータドライブ量の比例の関係のグラフを作成しＰ＝Ｋｅの式で表す。このＫは蛇行を収束するのに最適な値を設定するものとする。蛇行量変化率算出処理１０３で求めたベルト蛇行量の変化率をＤ（ステップ）とすると、Ｄ＝ｋｄ（ｅｎ−ｅｎ−１）の式で表しこのｋｄはベルト駆動開始時や中間転写ベルト２１０に何らかの外乱があった場合のように急な蛇行量変化を応答よく収束可能な最適の値に設定するものとする。
【００３１】
オフセット量算出処理１０５で求めたオフセット量をＩ（ステップ）とすると、Ｉ＝ｋｉΣｅｎの式で表しこのｋｉは中間転写ベルト２１０がＰ（ステップ）の比例関係の式より求められた補正ステップのみでは目標位置からオフセットしてベルトが安定してしまうケースを目標位置に補正することが可能な値に設定するものとする。以上の各処理で求めた補正ステップ数を加算して蛇行量の補正値を算出する。ここで補正ステップ数をＹ（ステップ）とし中間転写ベルト２１０の１回転毎の蛇行量を算出すると以下の式となる。
Ｙｎ＝ｋｅｎ＋ｋｄ（ｅｎ−ｅｎ−１）＋ｋｉΣｅｎ
本式によって求められる駆動ステップ数で蛇行補正モータを駆動してゆくことにより、中間転写ベルト２１０を目標位置に蛇行補正することができる。
【００３２】
なお、上記実施例においては、中間転写ベルト２１０の１回転に１回のベルト補正の実施を述べたが、中間転写ベルト２１０の１／２回転毎、１／４回転毎等１回転に達しない周期で蛇行補正を実施しても中間転写ベルト２１０を目標位置に蛇行補正することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の蛇行補正制御の実施例を示すブロック図。
【図２】本発明の画像形成装置の概略構成図。
【図３】転写ベルト位置検出機構の概略図。
【図４】転写ベルト位置とベルト位置検出センサの関係を示す説明図。
【図５】補正ローラの傾きを調整する偏心カムの構成図。
【図６】転写ベルト位置と補正ローラの傾きの関係を示す説明図。
【図７】メモリへのデータ格納説明図。
【図８】メモリへのデータ格納説明図。
【図９】転写ベルト蛇行オフセットを求める説明図。
【図１０】転写ベルト位置とモータドライブ量の関係を示す説明図。
【符号の説明】
【００３４】
１０１…マイクロプロセッサ、１０２…蛇行量計測処理、１０３…蛇行量算出処理、１０４…蛇行量変化率算出処理、１０５…オフセット量算出処理、１０６…モータ駆動量算出処理、１０７…モータ駆動回路、１１０…蛇行補正モータ、１１１…偏心カム、１１２…ベルト位置検出センサ、１１３…駆動モータ、１１４…駆動ローラ、１１５,１１７…従動ローラ、１１６…補正ローラ、２０１ａ,２０１ｂ,２０１ｃ,２０１ｄ…印写ユニット、２０２ａ,２０２ｂ,２０２ｃ,２０２ｄ…感光ドラム、２０３ａ,２０３ｂ,２０３ｃ,２０３ｄ…帯電器、２０４ａ,２０４ｂ,２０４ｃ,２０４ｄ…露光装置、２０５ａ,２０５ｂ,２０５ｃ,２０５ｄ…現像機、２０６ａ,２０６ｂ,２０６ｃ,２０６ｄ…転写器、２０７ａ,２０７ｂ,２０７ｃ,２０７ｄ…清掃装置、２０８…印刷用紙（記録材）、２０９…転写器、２１０…中間転写ベルト（無端状ベルト）、２１１…定着装置、３０１…接触子、３０２…支点軸、５０１…偏心カム支点軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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